JP2007214706A - 重畳通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】優先度の高いアプリケーションや、送信先ＩＰアドレスの体系にバランスよく信号チャネルを割り当てることを可能とした重畳通信技術を提供することを目的とする。
【解決手段】重畳通信端末において、通信を利用するアプリケーションが実行されると、送信データからＩＰパケットが生成される（ステップＳ１１）。ＩＰパケットの送信先ＩＰアドレスがＩＰアドレス管理テーブルに登録されているか否かチェックし（ステップＳ１２）、登録されている場合には、テーブルに登録されているパラメータを用いて信号チャネル定数を算出する（ステップＳ１３）。登録されていない場合には、デフォルトの信号チャネルが設定される（ステップＳ１４）。そして、算出された信号チャネルに基づいて変調された通信信号が生成され（ステップＳ１５）、通信信号が電力搬送波に重畳されて送出される（ステップＳ１６）。
【選択図】図３

Description

本発明は、重畳通信を行う通信端末に関するものであり、詳しくは、重畳させる信号のチャネル設定技術に関する。

１つの回線に伝送データを多重化する様々な多重通信技術が用いられている。たとえば、ＦＤＭ（周波数分割多重）やＴＤＭ（時分割多重）、ＣＤＭ（符号分割多重）などの技術が用いられている。

また、データを多重化させるインフラとして、従来から電力線が用いられている。いわゆる電力線搬送通信（Power Line Communications）と呼ばれる技術である。電力線搬送通信は、オフィス内や家屋内に配線された電力線を利用することで、効率的にネットワークを構築することができるというメリットがある。

下記特許文献１は、通信路や通信相手先の通信状態に応じて、伝送方式を選択するシステムに関するものである。このシステムでは、送信先のアドレスに対応して、伝送方式と通信状態情報をデータベースに登録している。そして、端末が通信を行う際には、登録された通信状態を参照して、通信状態の良い伝送方式を選択するようにしている。

特開２００４−２４８１８１号公報

通信端末では、通信を利用した様々なアプリケーションプログラムが実行される。アプリケーションプログラムは、ユニキャストや、マルチキャスト、ブロードキャストなどを利用して、通信回線に接続された他の端末と通信処理を行う。また、ユニキャストであれば、特定の通信端末と頻繁に重要な通信処理を実行する場合などがある。あるいは、テレビ会議システムなどにおいては、マルチキャストを利用することで、回線に与える負担を小さくしながら、重要な業務を円滑に進めるようにしている。

しかし、信号の多重化には限界がある。ユニキャストで特定の端末と重要度の高い通信処理を実行しようとした場合に、空き信号チャネルが確保できない場合もある。マルチキャストを利用したアプリケーションを実行しようとした場合にも、通信回線の信号チャネルに空きがなければ、待ち時間が発生することになる。あるいは通信エラーが発生することになる。たとえば、あまり重要でないブロードキャスト通信が多数発生し、回線を圧迫している場合などに、マルチキャストを利用した重要なアプリケーションが動作しないという問題が発生する。

上記特許文献１では、送信先ごとに最適な通信方式を決定しようとするものである。しかし、この技術においても、アプリケーションの重要度については考慮されていない。つまり、送信先に対応した最適な通信方式が決定するものであり、基本的には、先に発生した通信が空き信号チャネルを利用するという考え方である。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、優先度の高いアプリケーションに、バランスよく信号チャネルを割り当てることを可能とした重畳通信技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ＩＰパケットを伝送媒体に重畳させて送信する端末であって、送信先ＩＰアドレスに対応した信号チャネルが設定される管理テーブルと、通信アプリケーションによるＩＰパケットの送信時、前記管理テーブルを参照することにより、前記通信アプリケーションが送信するＩＰパケットの送信先に応じて信号チャネルを決定する手段と、決定された信号チャネルでＩＰパケットを前記伝送媒体に重畳させて送信する手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の重畳通信端末において、前記管理テーブルは、送信先ＩＰアドレスのアドレス体系に対応して信号チャネルが設定されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の重畳通信端末において、前記管理テーブルには、ユニキャスト用ＩＰアドレス、マルチキャスト用ＩＰアドレスおよびブロードキャスト用ＩＰアドレスのうち少なくとも２つ以上のアドレス体系について信号チャネルが設定されることを特徴とする。

本発明の重畳通信端末は、通信アプリケーションによるＩＰパケットの送信時、通信アプリケーションが送信するＩＰパケットの送信先に応じて信号チャネルを決定する。これにより、アプリケーションごとに信号チャネルを確保しておくことが可能である。たとえば、重要なアプリケーションに信号チャネルを予約しておくといった運用が可能である。また、重要でない通信に信号チャネルが圧迫され、重要なアプリケーションが動作しないといった問題を解決することが可能である。

また、ユニキャスト用ＩＰアドレス、マルチキャスト用ＩＰアドレスおよびブロードキャスト用ＩＰアドレスなど、アドレス体系について信号チャネルが設定される。これにより、たとえば、不必要なブロードキャスト通信によって、帯域が圧迫され、重要なアプリケーションがマルチキャストを利用できないといった問題を解決することが可能である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る重畳通信端末１０の機能ブロック図である。重畳通信端末１０は、電力線５に接続されており、この電力線５にＩＰパケットを重畳して送受信する通信端末である。たとえば、オフィスの既設の電力線網を利用し、この電力線網に重畳通信端末１０を接続することで、ネットワーク構築に係る負担を大幅に小さくすることが可能である。

重畳通信端末１０が備えるアプリケーション制御部１１は、重畳通信端末１０において実行されるアプリケーションプログラムの通信処理に関わる処理部である。したがって、アプリケーション制御部１１は、ＣＰＵ上で実行されるアプリケーションプログラムの機能の一部である。重畳通信端末１０は、一般のパーソナルコンピュータなどと同様に、ＣＰＵやＲＡＭ、ハードディスクなどを備えており、ハードディスク等に格納されている各種のアプリケーションプログラムを実行することが可能である。

そして、この重畳通信端末１０において実行されるアプリケーションプログラムには、ローカルでのみ動作するものも存在するが、通信処理を利用するものも存在する。たとえば、テレビ会議システム用のアプリケーションプログラムであれば、他の多数の端末との間で映像や音声のデータを送受信しながらアプリケーションを実行する。あるいは、ＷＥＢブラウザであれば、指定されたＷＥＢサーバからＷＥＢコンテンツをダウンロードする。

重畳通信端末１０は、図に示すように、ＩＰパケットの送信に関わる処理部として、ＩＰパケット送信部１２、送信信号チャネル制御部１３、通信信号生成部１４、重畳通信制御部１５を備えている。また、ＩＰパケットの受信に関わる処理部として、重畳通信制御部１５、受信信号チャネル制御部１６、通信信号解析部１７、ＩＰパケット受信部１８を備えている。

ＩＰパケット送信部１２は、アプリケーション制御部１１が作成した送信データからＩＰパケットを作成する処理部である。送信信号チャネル制御部１３は、アプリケーション制御部１１の制御に従って、送信するＩＰパケットを多重化する信号チャネルを制御する処理部である。通信信号生成部１４は、送信信号チャネル制御部１３により設定された信号チャネルに合わせてＩＰパケットを変調し、電力搬送波に重畳させる通信信号を生成する処理部である。

重畳通信制御部１５は、通信信号生成部１４において生成された通信信号を、電力搬送波に重畳させて電力線５に出力する処理と、電力搬送波に重畳されている通信信号を受信して重畳波から通信信号を分離して取り出す処理を行う。

受信信号チャネル制御部１６は、重畳通信制御部１５により取り出された通信信号の信号チャネルに応じて通信信号を復調する処理部である。通信信号解析部１７は、復調された通信信号から、プロトコル情報やデータ長、誤り符号などを取得し、通信信号を解析する。ＩＰパケット受信部１８は、通信信号解析部１７による通信信号の解析結果に応じてＩＰパケットを復元して受信する処理部である。

通信信号管理部１９は、ＩＰアドレス管理テーブル２０に対するデータの読み出し処理や更新処理を行う。表１は、ＩＰアドレス管理テーブル２０の登録内容の一例を示すものである。

ＩＰアドレス管理テーブル２０は、「送信先」、「グループ」、「信号チャネル」の３つのフィールドからなる。「送信先」フィールドは、アプリケーションプログラムが通信を行う際に、その送信先として指定されるＩＰアドレスの体系（あるいはＩＰアドレスの分類と呼んでもよい。）である。たとえば、アプリケーションプログラムが特定の通信端末に対してＩＰパケットを送信する場合には、「送信先」は、ユニキャストの分類となる。アプリケーションプログラムが特定のグループの複数の通信端末に対してＩＰパケットを送信する場合には、「送信先」は、マルチキャストの分類となる。アプリケーションプログラムが全ての通信端末に対してＩＰパケットを送信する場合には、「送信先」は、ブロードキャストの分類となる。また、「送信先」として、その他が登録されているが、これは、デフォルトの分類である。

「グループ」フィールドは、マルチキャストとブロードキャストにおいて、具体的なグループを特定するフィールドである。この例では、マルチキャストとしてＩＰアドレスが「２２４．０．１．１」あるいは「２２４．０．１．２」が登録されている。また、ブロードキャストとしてＩＰアドレスが「２５５．２５５．２５５．２５５」、「１９２．１６８．１．２５５」あるいは「１９２．１６８．２．２５５」が登録されている。

図２は、マルチキャストのＩＰアドレスの体系を示す図である。マルチキャストは上位４ビットが「１１１０」のクラスＤのアドレスである。クラスＤで指定可能なＩＰアドレスの範囲は、「２２４．０．１．０」〜「２３９．２５５．２５５．２５５」である。表１では、この範囲の中から２つのマルチキャスト用のグループＩＰアドレスが登録されている。たとえば、テレビ会議システム用のアプリケーションプログラムが、マルチキャストアドレス「２２４．０．１．１」によってＩＰパケット（映像、音声等）を送信する複数の端末を設定している。また、受信側の端末においても、マルチキャストアドレス「２２４．０．１．１」が指定されたＩＰパケットを受信するよう設定されている。

また、ブロードキャストの中で、「２５５．２５５．２５５．２５５」は、全ての端末にＩＰパケットを送信するためのＩＰアドレスである。「１９２．１６８．１．２５５」は、ネットワークアドレス「１９２．１６８．１．０」（ホストアドレスが下位８ビット）の全ての端末にＩＰパケットを送信するＩＰアドレスであり、「１９２．１６８．２．２５５」は、ネットワークアドレス「１９２．１６８．２．０」（ホストアドレスが下位８ビット）の全ての端末にＩＰパケットを送信するＩＰアドレスである。

そして、「信号チャネル」フィールドには、各分類あるいは各グループに対応する信号チャネルが登録されている。ここでは、信号チャネルは、信号チャネルパラメータｘと、関数ｆを用いて表すようにしているが、実際は、ＩＰアドレス管理テーブル２０には、信号チャネルパラメータｘが登録されている。

多重化方式には、様々な方法がある。たとえば、ＦＤＭ（周波数分割多重）やＴＤＭ（時分割多重）、ＣＤＭ（符号分割多重）などが存在する。多重化方式としてＦＤＭを利用する場合には、信号チャネル定数ｆ（ｘ）は、多重化する信号に割り当てられる周波数帯域であり、ＴＤＭであれば、信号チャネル定数ｆ（ｘ）は多重化する信号に割り当てられるタイムスロットであり、ＣＤＭであれば、信号チャネル定数ｆ（ｘ）は、拡散符号である。

そして、表１で示した例であれば、ユニキャストの場合には、信号チャネル定数ｆ（ｕ）が設定され、マルチキャストの場合には、信号チャネル定数ｆ（ａ）,ｆ（ｂ）が設定され、ブロードキャストの場合には、信号チャネル定数ｆ（ｚ）,ｆ（ｃ）,ｆ（ｄ）が設定されている。また、その他（デフォルト）の信号チャネル定数としてｆ（０）が設定されている。

通信信号管理部１９は、このようなＩＰアドレス管理テーブル２０を管理している。そして、このＩＰアドレス管理テーブル２０は、電力線５に接続されている他の重畳通信端末１０においても同じ内容のテーブルが管理されるようになっている。たとえば、サーバにおいてマスタとなるＩＰアドレス管理テーブル２０を管理し、それらを定期的に参照することで、全ての重畳通信端末１０が同一内容のＩＰアドレス管理テーブル２０を管理するようにしてもよい。

以上の如く構成された重畳通信端末１０における通信信号の生成および信号チャネルの設定処理の流れについて説明する。

図３は、アプリケーションプログラムによりデータパケットを送信するときのフローチャートである。アプリケーションプログラムが起動し、アプリケーション制御部１１により送信データが作成されると、この送信データに基づいてＩＰパケット送信部１２が、ＩＰパケットを生成する（ステップＳ１１）。

次に、アプリケーション制御部１１は、アプリケーションプログラムが送信データをどのようなＩＰアドレスに送信するかの送信先に関する情報を通信信号管理部１９に与える。通信信号管理部１９は、与えられた送信先の情報に基づいて、ＩＰアドレス管理テーブル２０を検索し、検索結果をアプリケーション制御部１１に与える。

検索の結果、アプリケーションプログラムによるＩＰパケットの送信先が、ＩＰアドレス管理テーブル２０に登録されている場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）には、アプリケーション制御部１１は、ＩＰアドレス管理テーブル２０に登録されている信号チャネルのパラメータｘを送信信号チャネル制御部１３に与える。送信信号チャネル制御部１３は、与えられた信号チャネルのパラメータｘと関数ｆを用いて信号チャネル定数ｆ（ｘ）を算出する（ステップＳ１３）。一方、アドレス管理テーブル２０に登録されていない場合（ステップＳ１２でＮＯ）には、アプリケーション制御部１１は、信号チャネルのパレメータ「０」を送信信号チャネル制御部１３に与える。送信信号チャネル制御部１３は、与えられた信号チャネルのパラメータ「０」と関数ｆを用いてデフォルトの信号チャネル定数ｆ（０）を算出する（ステップＳ１４）。

送信信号チャネル制御部１３により信号チャネル定数ｆ（ｘ）が算出されると、通信信号生成部１４が、この信号チャネル定数ｆ（ｘ）に応じて、ＩＰパケットデータを変調して通信信号を生成する（ステップＳ１５）。そして、重畳通信制御部１５は、通信信号生成部１４により生成された通信信号を、信号チャネル定数ｆ（ｘ）で指定される信号チャネルに多重化させて送出するのである（ステップＳ１６）。

このように、アプリケーションプログラムがＩＰパケットを送信する場合には、送信先のＩＰアドレスがＩＰアドレス管理テーブル２０に登録されているかどうかをチェックし、登録されている場合には、予約されている信号チャネルを使用するようにしている。また、登録されていない場合には、予約されているデフォルトの信号チャネルを使用するようにしている。たとえば、マルチキャストで登録されていないグループＩＰアドレスが指定された場合などには、デフォルトの信号チャネルが使用される。

図４は、ＩＰパケットを受信するための信号チャネルの設定フローチャートである。アプリケーション制御部１１は、通信信号管理部１９によるＩＰアドレス管理テーブル２０の変更処理が行われたか否かをチェックし（ステップＳ２１）、変更が行われている場合には、ＩＰアドレス管理テーブル２０の変更あるいは新規に追加されたレコードを参照する。そして、変更あるいは新規に追加された送信先に関する信号チャネルパラメータｘに基づいて信号チャネル定数ｆ（ｘ）を算出する（ステップＳ２２）。

そして、ＩＰアドレス管理テーブル２０の変更内容がレコードの新規追加であるか否かをチェックし（ステップＳ２３）、新規追加である場合には、受信信号チャネル制御部１６が、算出された信号チャネル定数ｆ（ｘ）に対応した信号チャネル検出部を起動する（ステップＳ２４）。これにより、受信信号チャネル制御部１６は、ＩＰアドレス管理テーブル２０に新規に追加されたレコードに対応する通信信号を復調することが可能となる。つまり、信号チャネル検出部が、新規に追加された信号チャネルに多重化されている通信信号を復調可能なフィルタを動作可能な状態とする。

一方、ＩＰアドレス管理テーブル２０の変更内容がレコードの新規追加でない場合、つまり、登録されていたレコードの変更である場合（ステップＳ２３でＮＯ）には、受信信号チャネル制御部１６が、既に起動している信号チャネル検出部を、算出された信号チャネル定数ｆ（ｘ）に対応した信号チャネル検出部として再設定する（ステップＳ２５）。これにより、受信信号チャネル制御部１６は、ＩＰアドレス管理テーブル２０において変更されたレコードに対応する通信信号を復調することが可能となる。

次に、図５を参照しながらアプリケーションプログラムの起動と連動した受信チャネルの設定処理の流れを説明する。重畳通信端末１０において、通信処理を行うアプリケーションプログラムが起動する（ステップＳ３１）。そして、アプリケーション制御部１１は、このアプリケーションプログラムが通信処理に使用するＩＰアドレスあるいはＩＰアドレス体系がＩＰアドレス管理テーブル２０に登録されているか否かをチェックし（ステップＳ３２）、登録されている場合には、ＩＰアドレス管理テーブル２０から、信号チャネルパラメータｘを取得し、そのパラメータに基づいて信号チャネル定数ｆ（ｘ）を算出する（ステップＳ３３）。そして、受信信号チャネル制御部１６が、算出した信号チャネル定数ｆ（ｘ）に対応した信号チャネル検出部を起動する（ステップＳ３６）。これにより、アプリケーションプログラムは、重畳通信により受信した通信信号を復調可能となる。

一方、アプリケーション制御部１１は、このアプリケーションプログラムが通信処理に使用するＩＰアドレスあるいはＩＰアドレス体系がＩＰアドレス管理テーブル２０に登録されていない場合（ステップＳ３２でＮＯ）には、デフォルトのパラメータ「０」に基づいて信号チャネル定数ｆ（０）を算出する（ステップＳ３４）。そして、受信信号チャネル制御部１６は、算出したデフォルトの信号チャネル定数ｆ（０）に対応した信号チャネル検出部が既に起動しているか否かをチェックし（ステップＳ３５）、起動していない場合には、算出した信号チャネル定数ｆ（０）に対応したデフォルトの信号チャネル検出部を起動する（ステップＳ３６）。これにより、アプリケーションプログラムは、重畳通信により受信した通信信号を復調可能となる。既に、デフォルトの信号チャネル検出部が起動している場合（ステップＳ３５でＹＥＳ）には、処理を終了する。

たとえば、アプリケーションプログラムがテレビ会議システム用のアプリケーションであるとする。この会議に参加する各重畳通信端末１０においてテレビ会議用のアプリケーションプログラムが起動すると、各重畳通信端末１０では、他の端末から映像や音声を含むマルチキャストのＩＰパケットを受信することになる。したがって、受信端末として動作するために、各重畳通信端末１０では、図５で示した処理を実行することで、アプリケーションに対応した信号チャネル検出部を起動し、受信の準備を整えるのである。

このように、本実施の形態の重畳通信端末１０は、アプリケーションプログラムによって決定されたＩＰアドレスあるいはＩＰアドレスの体系に基づいて、電力線搬送通信を行う信号チャネルが決定される。そして、このＩＰアドレスあるいはＩＰアドレス体系と信号チャネルの対応関係をＩＰアドレス管理テーブル２０によってあらかじめ予約している。これにより、たとえば、電力線搬送通信を行っている多数の端末１０により、多数のユニキャスト通信が行われたために、マルチキャスト通信を行うための空き信号チャネルがないという状況を回避することが可能である。あるいは、ブロードキャスト通信によって帯域が圧迫され、重要なアプリケーションが実行エラーとなるといった問題を解決することが可能である。

上記のように、マルチキャストは、たとえば、ビデオ会議や監視システムなどの音声や映像を配信するアプリケーションなどに使用される。もし、他のユニキャスト通信やブロードキャスト通信によって帯域が占有されていると、これらアプリケーションがスムーズに動作しないことになる。この点、本実施の形態の重畳通信端末１０を利用した重畳通信システムにおいては、マルチキャスト、ブロードキャストなどＩＰアドレスあるいはＩＰアドレス体系に対応して信号チャネルがあらかじめ予約されている。したがって、マルチキャストを利用するアプリケーションなどを快適に実行することが可能である。

また、アプリケーションプログラムによっては、ユニキャスト通信とマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信を混在させて利用するものがある。このようなアプリケーションを実行する上でも、各ＩＰアドレス体系に対応した信号チャネルが予約されていることにより、アプリケーションを快適に実行させることが可能である。

表１に示すように、本実施の形態においては、ＩＰアドレス管理テーブル２０に、ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト全てのＩＰアドレス体系を登録するようにしたが、これは一例である。これらのうちの一部（ユニキャストとマルチキャストなど）のＩＰアドレスを登録するようにしてもよい。たとえば、ユニキャストとして帯域を確保したい複数の端末を登録するようにしてもよい。

本実施の形態に係る重畳通信端末の機能ブロック図である。 マルチキャストに使用されるＩＰアドレスのアドレス体系を示す図である。 ＩＰパケットを送信するときの信号チャネルの設定処理フローチャートである。 ＩＰアドレス管理テーブルが変更されたときの受信設定フローチャートである。 アプリケーションが起動されたときの受信設定フローチャートである。

符号の説明

５ 電力線
１０ 重畳通信端末
２０ ＩＰアドレス管理テーブル

Claims (3)

1. ＩＰパケットを伝送媒体に重畳させて送信する端末であって、
   送信先ＩＰアドレスに対応した信号チャネルが設定される管理テーブルと、
   通信アプリケーションによるＩＰパケットの送信時、前記管理テーブルを参照することにより、前記通信アプリケーションが送信するＩＰパケットの送信先に応じて信号チャネルを決定する手段と、
   決定された信号チャネルでＩＰパケットを前記伝送媒体に重畳させて送信する手段と、
   を備えることを特徴とする重畳通信端末。
2. 請求項１に記載の重畳通信端末において、
   前記管理テーブルは、送信先ＩＰアドレスのアドレス体系に対応して信号チャネルが設定されることを特徴とする重畳通信端末。
3. 請求項２に記載の重畳通信端末において、
   前記管理テーブルには、ユニキャスト用ＩＰアドレス、マルチキャスト用ＩＰアドレスおよびブロードキャスト用ＩＰアドレスのうち少なくとも２つ以上のアドレス体系について信号チャネルが設定されることを特徴とする重畳通信端末。
   

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